汽车铝合金焊接新技术

汽车车身激光焊接技术发展与运用发布时间：2022-09-21T02:35:38.680Z 来源：《科技新时代》2022年5期作者：邢彦咤[导读] 随着我国汽车制造行业的发展，无论是安全性能还是低碳环保特性，铝合金都成为重要可靠的构件材料邢彦咤长城汽车股份有限公司河北保定 071000摘要: 随着我国汽车制造行业的发展，无论是安全性能还是低碳环保特性，铝合金都成为重要可靠的构件材料，对于提升汽车整体强度有着重要的实用价值。

因此，焊接技术在汽车制造行业中成为基础工艺之一，本文就汽车车身激光焊接技术发展与运用进行分析。

关键词：汽车；车身；激光焊接引言在汽车车身焊接中，激光技术以其能量密度高、光束中性、可接近性好、非接触焊接等优点，在汽车零部件生产中发挥着不可估量的作用和价值。

近年来，中国大力鼓励新能源汽车的研发、创新和生产，出台了许多与新能源汽车相配套的政策、措施和法律法规，为汽车产业的发展注入了新的活力，提供了更好的保障，极大地促进了车身产品设计方法的多样化和新材料应用的新颖性。

加强汽车车身激光焊接技术发展与运用的研究具有重要的现实意义。

1 汽车车身焊接中存在的问题随着汽车行业对能源与环保问题的影响愈发严重，汽车轻量化成为汽车制造业发展的必然趋势，轻量化生产不仅可以节约能源与降低排放，而且还能改善汽车性能，提高汽车服务质量。

铝合金作为汽车轻量化生产的核心材料，表现出多种应用优势。

但是在实际应用过程中，其焊接技术存在着以下问题：①在汽车车身的焊接过程中，由于铝合金自身材料的性质因素影响，焊接接头处更容易出现软化现象，而这是降低车身强度的关键因素，严重影响了焊接结构的基本承载能力，进而造成不安全因素，甚至无法达到安全标准。

②铝合金材料表面容易生成一层难以熔化的氧化膜，因此在铝合金车身焊接时，会由于氧化膜的阻碍因素难以将母材熔化与熔合。

与此同时，氧化膜还有更高的比重，在焊接过程中难以浮出表面，这也导致更容易生成夹渣，或者出现未熔合、未焊透等现象，对于焊接设备的功率要求也更高。

高速动车组用铝合金特种焊接技术摘要：铝合金是制造动车组车体的主要材料，其焊接主要以传统的熔化极惰性气体保护焊为主，随着技术的发展，搅拌摩擦焊、激光焊、激光-MIG复合焊等特种焊接技术也在轨道车辆铝合金车体生产制造过程中不断发展使用。

本文简要介绍特种焊接技术在高速动车组铝合金车体制造过程中的应用及展望。

关键词：动车组；铝合金；特种焊接；应用；发展1 前言随着轨道交通装备的不断发展，高速动车组已成为国内客运的主型轨道交通车辆。

近些年来高速动车轻量化生产制造是铁道运输发展的重要方向，经过大量的理论研究与试验证明，目前采用铝合金材料是实现车辆轻量化的最有效途径[1]，随着列车速度的不断提高，对列车减轻自重、提高接头强度及结构安全性的要求越来越高[2]。

目前高速动车组铝合金车体广泛使用中空大截面挤压铝型材结构，这种结构强度高且重量轻，具有其他材料不可比拟的优势。

高速动车组的车身采用全铝合金设计，其焊接以MIG焊为主，车身结构复杂，而铝合金焊接焊接过程中容易出现裂纹、气孔等焊接缺陷，焊接变形大，且工艺复杂，所以成为车辆制造中的工艺难点。

随着特种焊接技术的发展，搅拌摩擦焊、激光焊、激光-MIG复合焊接作为高能束流焊接方法以其优越的性能和特点在轨道交通行业得到广泛的应用。

2特种焊接技术在轨道交通车辆铝合金车体制造中的应用2.1 搅拌摩擦焊接技术搅拌摩擦焊（FSW）是英国焊接研究所（TWI）在1991年作为固相连接技术发明的一种焊接技术。

搅拌摩擦焊（FSW）属于摩擦焊，是一种固态焊接技术，在FSW过程中，高速旋转的搅拌头和工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑化，在旋转搅拌头的临近区域内，形成了一层充分的塑化金属层，当搅拌头沿着焊接界面移动时，塑化材料在搅拌头的转动摩擦力作用下由搅拌头的前部移向后部，搅拌头的前段不断形成热塑性金属并出现金属的挤压流动现象，进而填补搅拌头后部的空腔，并在搅拌头的挤压下形成致密的固相焊缝。

铝合金焊接技术和应用研究铝合金是一种广泛应用于工业领域的材料。

铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在航空、汽车、船舶等领域得到了广泛应用。

铝合金的焊接技术也随着使用领域的不断扩大而得到了更多的研究和应用。

一、铝合金焊接技术概述铝合金焊接技术主要包括氩弧焊、TIG焊、MIG焊、激光焊等不同种类。

其中，氩弧焊是目前应用最为广泛的一种焊接技术。

氩弧焊具有焊缝质量好、成本低等优点，可用于航空、航天、汽车等领域的铝合金结构件的焊接。

TIG焊是一种适用于薄壁铝合金材料的焊接技术。

TIG焊具有功率控制、热输入量小、焊接速度快等优点，在航空、电子等领域得到广泛应用。

MIG焊是近年来发展起来的一种新型铝合金焊接技术。

MIG焊具有焊缝良好、成本低等优点，在汽车、电子、造船等领域的铝合金焊接中得到了广泛应用。

激光焊是一种适用于高要求、高精度、高效率的铝合金焊接技术。

激光焊是一种非接触式焊接技术，具有热影响区小、精度高、速度快等优点。

目前，激光焊用于航空、航天、汽车、电子等领域的高精度铝合金焊接中。

二、铝合金焊接技术的应用研究在航空领域，铝合金结构件的焊接质量直接关系到航空器的飞行安全。

目前，航空领域广泛应用TIG焊和高能激光焊技术。

高能激光焊具有焊缝几乎无顶部缺陷、堆焊率高等优点，是目前最为理想的航空领域铝合金结构件的焊接技术。

在汽车领域，铝合金的轻量化特性得到广泛应用。

铝合金车身结构件的焊接技术是汽车工业发展的重要技术之一。

目前，汽车领域广泛应用MIG焊、TIG焊和激光焊技术。

相较于氩弧焊来说，MIG焊和TIG焊在铝合金车身结构件的焊接中具有更好的适应性和焊缝品质。

在电子领域，铝合金是电子外壳的常用材料。

铝合金外壳的焊接技术直接关系到电子设备的密封性和机械强度。

目前，电子领域广泛应用TIG焊、激光焊技术。

相较于TIG焊来说，激光焊具有焊缝更细、威胁成像性好等优点，更适用于电子外壳的高密度、高精度焊接。

三、铝合金焊接技术的未来发展趋势随着新材料、新工艺的不断涌现，铝合金焊接技术也将不断发展。

铝合金搅拌摩擦焊铝合金搅拌摩擦焊是一种新型的焊接技术，采用搅拌摩擦和热成型技术连接铝合金件，具有高强度、高密度、高质量等优点。

它是一种非常适用于铝合金焊接的技术，逐渐在航空、船舶、汽车、工程机械等领域中得到广泛的应用。

一、搅拌摩擦焊的基本原理：搅拌摩擦焊采用的是搅拌摩擦原理，利用搅拌工具在铝合金工件之间产生高温和高压，使铝粉末软化后再强制挤压，形成均匀的金属晶粒和致密的焊缝。

在搅拌摩擦焊的过程中，由于摩擦热和加压的作用，使铝合金接头处的温度升高，铝合金达到了塑化状态，再通过搅拌工具的旋转，将金属元素混合形成熔体，然后通过挤压形成均匀的焊缝。

二、铝合金搅拌摩擦焊的优点：1.高强度：搅拌摩擦焊焊接的铝合金接头具有非常高的强度，其强度甚至可以超过基材强度。

2.高质量：搅拌摩擦焊焊接的铝合金接头中没有焊缝氧化皮，且焊接过程中产生的铈等杂质较少，焊缝的质量比较高。

3.无损：搅拌摩擦焊和传统的焊接不同，它不需要加入任何的填充材料，也不会产生任何的变形和裂纹，无需进行后续的处理和检验。

4.成本低：由于不需要使用任何填充材料和后续处理工艺，因此搅拌摩擦焊的成本较低，操作简单，效果稳定可靠。

三、铝合金搅拌摩擦焊的应用：搅拌摩擦焊技术可以应用于多种铝合金材料的连接，如6XXX系列的铝合金、7XXX系列的铝合金等，其应用范围可以覆盖到航空、船舶、汽车、电力、机械制造等多个行业。

尤其是在空间航空领域中，铝合金搅拌摩擦焊被广泛应用，因为它可以解决传统焊接工艺在航空器外皮焊接中存在的一系列问题。

四、铝合金搅拌摩擦焊的发展趋势：在金属焊接行业，铝合金搅拌摩擦焊越来越得到重视，被认为是一种高新技术，与传统的焊接技术相比较，具备多种优点。

相信未来，随着更多的应用场景开发出来，这种焊接技术将得到更加广泛的应用。

总结：铝合金搅拌摩擦焊是一种新型的焊接技术，它具有高强度、高密度、高质量等优点，能够解决传统焊接技术存在的一系列问题，被广泛应用于航空、船舶、汽车、电力、机械制造等领域。

铝合金车体搅拌摩擦焊技术应用现状及发展
趋势
铝合金车体搅拌摩擦焊（FSW）技术是一种无焊接材料熔化的焊接技术，具有轻质化、高强度、低成本、环保等优点，因此在汽车制造行业得到了广泛的应用。

目前，铝合金车体搅拌摩擦焊技术已经在欧美等发达国家被广泛应用，而在中国也开始逐渐普及。

值得注意的是，在我国，铝合金车体搅拌摩擦焊技术仍面临一些挑战，如技术瓶颈、设备资金、技术人才缺乏等问题。

因此，需要进一步加强科研攻关和技术研发，提高技术水平和产业化水平，以满足市场需求。

随着5G、工业互联网等新技术的兴起，铝合金车体搅拌摩擦焊技术也将向着智能化、自动化、高效化等方向发展。

预计未来，该技术将继续得到广泛应用，成为汽车制造行业的新兴焊接技术之一。

总之，铝合金车体搅拌摩擦焊技术是未来车身轻量化、高效化的重要技术之一，未来有望在汽车制造产业中发挥越来越重要的作用。

汽车车身焊接的新技术和发展趋势汽车工业正朝着环保低碳、节省能源、安全性、舒适性和车身轻量化方向发展,焊接技术是汽车制造业中的重要环节,随着许多焊接技术可靠性、经济性和耐久性的提高,带有智能化、数字化、逆变技术的焊机将更广泛地应用到生产中。

激光拼焊板技术、激光复合焊技术、机器人应用技术、中频电阻点焊技术、恒热控制电阻点焊技术、磁脉冲焊接技术、汽车薄板MAG焊技术、压铆连接技术和胶接技术将在汽车车身制造中得到更广泛的应用,能够适应多种车型、经济性好的混流柔性焊装线技术将越来越受到青睐。

1汽车车身焊接的新技术1.1 激光拼焊板技术拼焊板是将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材焊接成一块整体板,再冲压设备落料、拉延、冲孔、整形而形成冲压件,从而达到不同承载不同板厚的设计要求。

拼焊板工艺主要是为汽车行业进行配套服务,尤其在车身零部件生产、制造和设计方面,采用激光拼焊板可以给汽车制造业带来巨大的经济效益。

如车身装配中的大量点焊,焊钳在工件边缘上进行焊接,搭接宽度需要16mm,而激光拼焊板无需搭接,点焊改为激光拼焊技术可以节省钢材。

1.2 激光- MIG 复合焊技术激光焊与电弧焊是两种不同的焊接工艺,激光焊是通过光纤将能量传输到工件上,而电弧焊则是通过弧柱传输能量。

激光焊的热影响区非常窄,焊缝的深宽比很高,具有较高的焊接速度。

但由于焦点直径很小,所以焊缝“搭桥”能力很差。

激光复合焊技术是将这两种焊接技术有机结合起来,激光束和电弧同时作用于焊接区,互相影响和支持,从而获得优良的综合性能,在改善焊接质量和生产工艺性的同时,也提高了效率成本比,为铝车身的焊接提供一种全新的焊接工艺。

激光热丝钎焊可以减少车身焊点数目、优化材料用量、降低零件重量、提高尺寸精度,既降低了板材使用量也提高了车体的刚度,同时降低车身重量,符合汽车轻量化的发展趋势,但是激光焊接系统的高昂价格制约了它的应用。

1.3 机器人应用技术机器人按照在焊装车间的用途可以分为:点焊机器人、弧焊机器人、涂胶机器人、螺柱焊机器人、装配及持件机器人和激光焊接机器人。

汽车钣金修复新技术铝质材料修复摘要：铝质车身因其质量比传统钢铁制车身轻，可降低整车自身重量，因而可大大降低油耗。

而它铝质材料本身的一些优良性能，抗冲击性，在碰撞事故中能更多地吸收冲击力，能给人们提供更好的安全环境。

但铝制车身的修复性差，主要靠粘接、铆接及焊接修复。

因此在应用中我们应不断探索修复的新技术。

关键词：铝制，质轻，新技术 1. 如何正确修复铝质车身1.1铝质面板的修复(1)由于铝材的可延展性较强，在受到碰撞后，很难恢复到原来的形状和尺寸。

维修技师修复时可使用木锤或橡胶锤进行碾锤错位敲击，以减少铝材的延伸。

如必须采取碾锤正位敲击，应采用多次的轻敲，否则将会加重铝材的损伤程度。

铝板修复前，首先区分其变形的类型。

对隆起部位使用木锤或橡胶锤进行弹性敲击，以释放撞击产生的应力，这样可减小坚硬折损处弯曲的可能性。

凹陷部位修复时不要使其每次升起得太多，应避免拉伸铝材。

在铝质面板修复时，也可使用铝整形机对损伤部位进行校整，在修复到位后使用专用工具将介子栽焊螺杆齐根剪下，打磨平整山可。

对于钢车身来说，当面板和内层结构同时发生变形时，可以采取内外层分离，分别修整后折边咬的修复方法。

但对于铝质面板，就不能使用这种方法了。

如果采用这种方法修复铝质面板，折边部位会由于铝的韧度较差而出现裂纹或断裂。

(2)在进行铝板校正前，应对铝板进行适度的加热，这与传统的钢板修复有着明显的区别。

校正钢板一般应尽量避免加热，以免降低钢板的强度。

而在修复铝板时，必须利用加热的方法增加铝板的可塑性。

如果不加热，施加校正力会引起铝板开裂。

但由于铝熔点较低(660℃)，如加热过量会造成铝材变形或熔化。

所以，在对铝板进行加热前，应使用120℃的热敏涂料或热敏“笔”在损伤部位周围，画一个半径20~30mm的环状标志。

这样在加热过程中可以通过颜色的变化，对温度进行实时监控。

(3)当铝质面板发生延伸时，可采取热收缩的方法进行处理。

操作时应缓慢冷却收缩部位，不可使其急速降温，从而避免过度的收缩造成板材变形。

探析先进焊接技术在新能源汽车领域的应用现状及发展趋势近年来，随着新能源技术的推进与发展，新能源汽车的制造水平也在提高。

作为汽车制造业的重要一环，新能源汽车制造业也已不再满足于传统的焊接技术，取而代之的是新技术的注入。

为此，针对搅拌摩擦焊、冷金属过渡焊接、激光焊接等新兴焊接技术在新能源汽车行业的应用进行分析，并展望了在新能源汽车产业中焊接技术的发展趋势。

1、焊接技术的重要意义新能源汽车与传统燃油车相比，具有较高的安全性、能效和环保性能，其制造涉及多种材料和结构，其中包括铝合金、碳纤维、玻璃钢等轻量化材料和各种电气元件。

在新能源汽车的生产制造过程中，焊接技术是至关重要的一环。

所谓焊接，又称熔接，指通过加热或加压或两者并用使金属间或非金属间或金属与非金属间达到原子间结合的加工工艺。

作为新能源汽车制造中关键的环节，选择合适的焊接工艺对新能源汽车生产有着重要的意义。

结合现代科技发展数据化，自动化，综合化的大趋势，各类新型焊接技术出现并被应用，这极大地提高了焊接水平，使更为优质的焊接产品的出现成为可能。

目前，国内外使用的冷金属转移焊接，激光焊接等新技术促进了新能源汽车制造业的长足进展。

2、激光焊接技术激光焊接技术是一种高能电子束焊接方法，其热源为具有高能量密度的激光束，激光作为一种高能量密度的电磁波，具有高聚焦度、高直线度和高可控性等特点。

在激光焊接过程中，首先将激光能量聚焦到工件表面的焊接区域，将工件表面加热至熔点或汽化点，从而形成熔池。

随后，将需要焊接的工件对准焊接位置，通过合适的加压力和保护气体等条件，将两个工件熔池熔合在一起。

由于其激光对被加工对象的材质、形状、尺寸、加工环境的自由度都很大。

激光的空间控制性和时间控制性容易控制，使得其适合自动化操作，而且基于激光的高能量密度和高聚焦度，激光焊接可以实现高速、高精度、高质量的焊接效果。

目前，激光焊接技术在全世界都有着极高的关注度，无数企业和机构投入相关研究，技术水平发展迅速。

汽车用铝及铝合金搅拌摩擦焊技术条件1 范围本标准规定了汽车用铝及铝合金搅拌摩擦焊接的一般要求、焊前准备、焊接工艺、焊后检验和试验以及安全要求等。

本标准适用于汽车常用牌号和状态的铝及铝合金的搅拌摩擦焊接。

其他系列铝合金搅拌摩擦焊接也可参照本标准。

2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 1173 铸造铝合金GB/T 2651 焊接接头拉伸试验方法GB/T 2653 焊接接头弯曲试验方法GB/T 2654 焊接接头硬度试验方法GB/T 3190 变形铝及铝合金化学成分GB/T 3246.2 变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分：低倍组织检验方法GB/T 3323 金属熔化焊焊接接头射线照相GB/T 3375 焊接术语GB/T 3880 一般工业用铝及铝合金板、带材GB/T 6892 一般工业用铝及铝合金挤压型材GB/T 11345 焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定GB/T 18851.1 无损检测渗透检测第1部分：总则GB/T 27551 金属材料焊缝破坏性试验断裂试验3 术语和定义GB/T 27552 金属材料焊缝破坏性试验焊接接头显微硬度试验GB/T 32259 焊缝无损检测熔焊接头目视检测GB/T 34630 搅拌摩擦焊铝及铝合金3 术语和定义GB/T 34630 搅拌摩擦焊铝及铝合金界定的术语和定义适用于本标准。

3.1 搅拌摩擦焊friction stir welding，FSW利用高速旋转的搅拌头插入被焊材料后沿焊接方向运动，搅拌头与焊接材料产生摩擦热，使材料达到热塑性状态，实现工件间固相连接的焊接方法，见图1。

说明：1——母材；2——搅拌头；3——轴肩；4——搅拌针；5——焊缝表面；6——后退侧；7——前进侧；8——匙孔。

a——搅拌头旋转方向（顺时针/逆时针方向）；b——搅拌头下压；c——轴向压力；d——焊接方向；e——搅拌头上提。

铝合金焊接技术铝合金焊接技术作为一项重要的金属加工技术，在现代工业生产中具有广泛的应用。

本文将探讨铝合金焊接技术的基本原理、焊接方法、应用领域以及发展趋势。

一、铝合金焊接技术的基本原理铝合金焊接技术是指将铝合金工件通过加热、熔化和冷却的过程，使焊接材料与母材形成连续、均匀的接头。

其基本原理包括两个方面，即热流动与材料相互作用。

1.1 热流动在焊接过程中，通过加热电弧或燃气火焰等热源，形成足够高的温度，使焊接材料和母材达到熔化状态，热流从焊接源及附近传入工件中。

热流的传递与热导率、热容量以及焊接速度等因素有关，热流的流动路径也会影响焊接接头的质量。

1.2 材料相互作用焊接材料与母材在高温下发生相互作用，主要包括材料的熔化、扩散和固化等过程。

焊接材料熔化后，与母材相互渗透，形成焊缝。

同时，焊接过程中还会发生固态相变和晶体结构变化等现象，对焊接接头的性能产生影响。

二、铝合金焊接技术的方法铝合金焊接技术主要有电弧焊、气体保护焊和激光焊等多种方法。

下面将介绍其中几种常用的焊接方法。

2.1 电弧焊电弧焊是利用电弧热量熔化焊接材料并使其与母材连接的方法。

常见的电弧焊包括手工弧焊、氩弧焊和等离子焊等。

电弧焊具有生产效率高、适用范围广的特点，广泛应用于汽车、航空航天、船舶等行业。

2.2 气体保护焊气体保护焊是通过在焊接过程中引入保护气体，避免焊接区域的氧气和氮气与焊接材料发生反应，造成氧化和氮化等缺陷，同时提供稳定的熔化介质。

常见的气体保护焊包括TIG焊、MIG焊和MAG焊等。

2.3 激光焊激光焊是利用激光束产生的高能量密度照射工件，在短时间内使焊接区域熔化、冷却和凝固。

激光焊具有热影响区小、焊缝细、焊接速度快等优点，适用于要求高精度和高速焊接的场合。

三、铝合金焊接技术的应用领域铝合金焊接技术广泛应用于各个行业，特别是重要工程领域和高端制造业。

以下列举几个常见的应用领域。

3.1 航空航天航空航天领域对材料的强度、轻量化和耐腐蚀性要求较高，铝合金焊接技术被广泛应用于飞机机身、发动机以及航天器的制造和维修。